Stellen Sie sich vor: Ihr Maschinenbediener verbringt täglich vier Stunden damit, Werkstücke umzuspannen. Das sind 880 Stunden im Jahr – Zeit, in der Ihre CNC-Maschine stillsteht und keine Späne fliegen. Bei einem Maschinenstundensatz von 85 Euro sprechen wir hier von über 74.000 Euro an entgangener Produktivität. Die gute Nachricht: Mit intelligenten Positionierungsstrategien können Sie diese Verluste drastisch reduzieren.
In der Praxis zeigt sich immer wieder: Gerade kleine und mittlere Unternehmen in der Teilefertigung und im Sondermaschinenbau kämpfen mit dem Problem des mehrfachen Umspannens. Jeder zusätzliche Spannvorgang bedeutet nicht nur Zeitverlust, sondern birgt auch das Risiko von Ungenauigkeiten. Doch es gibt bewährte Methoden und moderne Spanntechnologien, die Ihnen helfen, auch auf Ihrer 3-Achs-Maschine komplexe Werkstücke effizient zu bearbeiten – oft sogar von fünf Seiten in nur einer Aufspannung.
Jeder erfahrene Zerspaner kennt die Situation: Ein komplexes Aluminium-Gehäuse liegt auf dem Tisch, und für die vollständige Bearbeitung sind mindestens drei verschiedene Aufspannungen nötig. Was auf den ersten Blick nach Routine aussieht, entpuppt sich bei genauerer Betrachtung als erheblicher Kostentreiber.
Die direkten Kosten sind offensichtlich: Während Ihr Mitarbeiter das Werkstück reinigt, neu ausrichtet und spannt, produziert die Maschine keine Teile. Bei durchschnittlich 30 bis 90 Minuten pro Umspannvorgang summiert sich das schnell. Aber die indirekten Kosten wiegen oft noch schwerer.
Mit jedem Umspannen steigt das Fehlerrisiko. Ein Span unter der Auflage, eine minimal schiefe Ausrichtung – schon weichen die Toleranzen ab. Im schlimmsten Fall bedeutet das Ausschuss. Bei hochwertigen Einzelteilen oder Kleinserien kann das richtig teuer werden. Zudem bindet jeder Rüstvorgang qualifizierte Fachkräfte, die in dieser Zeit keine anderen wertschöpfenden Tätigkeiten ausführen können.
In der Lohnfertigung ist der Auftragsmix besonders herausfordernd. Heute 50 Gehäuseteile aus Aluminium, morgen 10 komplexe Stahlkomponenten. Jeder Auftragswechsel bedeutet neue Spannkonzepte, neue Nullpunkte, neue Herausforderungen. Der Zeitdruck ist enorm, denn Ihre Kunden erwarten kurze Lieferzeiten.
Im Sondermaschinenbau sieht es nicht besser aus. Hier sind es oft geometrisch anspruchsvolle Einzelteile mit Bohrungen und Fräsungen auf mehreren Ebenen. Das manuelle Ausrichten solcher Werkstücke kann Stunden dauern. Und bei jedem Umspannen müssen Sie hoffen, dass die Genauigkeit erhalten bleibt.
Die begrenzte Zugänglichkeit konventioneller Spannmittel verschärft das Problem zusätzlich. Ein Standard-Maschinenschraubstock mag robust und bewährt sein, aber er versperrt oft den Zugang zu wichtigen Bearbeitungsflächen. Das Resultat: noch mehr Umspannvorgänge.
Intelligentes Aufspannen ist mehr als nur das Festklemmen eines Werkstücks. Es ist eine durchdachte Strategie, die bereits bei der Arbeitsvorbereitung beginnt. Das Ziel ist klar: Mit möglichst wenigen Aufspannungen alle erforderlichen Bearbeitungen durchführen.
Der Schlüssel liegt in der Wahl der richtigen Spannmittel und deren optimaler Positionierung. Moderne Konzepte wie das “One-Hit-Machining” lassen sich durchaus auf 3-Achs-Maschinen adaptieren. Sie müssen nicht gleich in eine 5-Achs-Maschine investieren, um von den Vorteilen der Mehrseitenbearbeitung zu profitieren.
Ein präzises Referenzpunktsystem bildet dabei das Fundament. Der Maschinennullpunkt (G53) bleibt maschinenseitig fest definiert und wird ausschließlich für übergeordnete Positionierfahrten genutzt; die tatsächlichen Werkstückbearbeitungen steuern Sie flexibel über die Werkstücknullpunkte (G54 bis G59). Alle POSmill 3-Achs-Bearbeitungszentren sind standardmäßig mit High-End-Steuerungen wie Heidenhain TNC 7 oder Siemens ONE ausgestattet, die eine präzise Verwaltung mehrerer Nullpunkte ermöglichen.
Bei der Auswahl Ihrer Spannstrategie sollten Sie folgende Kennwerte im Blick behalten:
Wiederholgenauigkeit ist das A und O. Moderne Nullpunktspannsysteme erreichen Werte unter 5 Mikrometern. Das bedeutet: Einmal eingerichtet, können Sie Vorrichtungen immer wieder präzise positionieren – ohne erneutes Antasten.
Die Spannkraft muss ausreichend hoch sein, um das Werkstück sicher zu fixieren. Gleichzeitig darf sie nicht zu Verformungen führen. Hochwertige 5-Achs-Spanner erreichen beispielsweise 40 kN bei moderatem Anzugsmoment.
Die Zugänglichkeit entscheidet darüber, wie viele Seiten Sie in einer Aufspannung bearbeiten können. Optimierte Spannmittel minimieren Störkonturen und ermöglichen dem Werkzeug maximalen Freiraum.
Ein Nullpunktspannsystem (NPS) revolutioniert Ihre Rüstprozesse. Das Prinzip ist genial einfach: Auf dem Maschinentisch montierte Spanntöpfe nehmen Spannbolzen auf, die an Ihrer Vorrichtung oder direkt am Werkstück befestigt sind. Die Betätigung erfolgt meist pneumatisch – schnell, präzise, wiederholgenau.
Der entscheidende Vorteil: Während Ihre Maschine noch den aktuellen Auftrag bearbeitet, rüsten Sie bereits die nächste Palette vor. Der eigentliche Wechsel auf der Maschine dauert dann nur noch wenige Minuten. Detaillierte Informationen zur Funktionsweise und den erzielbaren Rüstzeitersparnissen bei Nullpunktspannsystemen finden Sie in diesem Fachbeitrag.
Die Zeitersparnis ist beeindruckend. Aus 30 bis 90 Minuten Rüstzeit werden oft weniger als 5 Minuten. Bei vier Rüstvorgängen täglich sparen Sie über 700 Stunden Maschinenzeit im Jahr. Das entspricht einem Mehrumsatz von über 60.000 Euro – die Investition amortisiert sich meist innerhalb weniger Monate.
Die Einführung eines Nullpunktspannsystems muss nicht kompliziert sein. Starten Sie mit einem Pilotprojekt an einer ausgewählten Maschine. Wählen Sie eine Teilefamilie, die Sie häufig fertigen und bei der die Rüstzeiten besonders ins Gewicht fallen.
Achten Sie auf die Sauberkeit der Schnittstellen. Späne oder Kühlmittelreste können die Präzision beeinträchtigen. Eine regelmäßige Reinigung und Wartung nach Herstellervorgaben sichert die dauerhafte Wiederholgenauigkeit.
Die Schulung Ihrer Mitarbeiter ist entscheidend. Die Bedienung moderner Nullpunktspannsysteme ist zwar einfach, aber das Verständnis für die Möglichkeiten und die richtige Handhabung will gelernt sein. Verschiedene Ansätze zur Rüstzeitoptimierung und die Bedeutung der Mitarbeiterschulung werden in dieser umfassenden Analyse behandelt.
Sie denken, 5-Seiten-Bearbeitung geht nur auf einer 5-Achs-Maschine? Weit gefehlt! Mit speziellen 5-Achs-Spannern erweitern Sie die Möglichkeiten Ihrer 3-Achs-Maschine erheblich. Diese Spanner sind so konstruiert, dass sie minimale Störkonturen aufweisen und das Werkstück erhöht positionieren.
Der Clou: Sie können das Werkstück so spannen, dass nacheinander alle fünf Seiten bearbeitet werden – ohne es aus dem Spanner zu nehmen. Natürlich müssen Sie die Spannvorrichtung zwischen den Bearbeitungen umpositionieren, aber mit einem Nullpunktspannsystem geht das blitzschnell und hochpräzise.
Diese Methode eignet sich besonders für komplexe Einzelteile und Kleinserien. Die verbesserte Zugänglichkeit erlaubt es Ihnen, auch mit kürzeren, steiferen Werkzeugen zu arbeiten. Das Ergebnis: bessere Oberflächenqualitäten und längere Werkzeugstandzeiten.
Seien wir ehrlich: Eine 3-Achs-Maschine wird nie eine echte 5-Achs-Maschine ersetzen. Hinterschnitte oder simultane Mehrachsbearbeitungen sind technisch auf einer reinen 3-Achs-Maschine nicht möglich und erfordern zwingend eine Maschine mit zusätzlichen Positionierachsen oder eine echte 5-Achs-Bearbeitung. Aber für viele Anwendungen in der Lohnfertigung und im Sondermaschinenbau reicht die sequenzielle Bearbeitung völlig aus.
Die Investition in hochwertige 5-Achs-Spanner ist überschaubar. Je nach Ausführung liegen die Kosten zwischen 2.000 und 5.000 Euro. In der Praxis zeigt sich: Wenn Sie pro komplexem Bauteil zwei Stunden Rüst- und Bearbeitungszeit einsparen, amortisiert sich die Anschaffung oft schon nach 10 bis 20 Teilen.
Wichtig ist die Stabilität Ihrer Maschine. Wenn Sie das Werkstück erhöht und auskragend spannen, wirken größere Hebelkräfte. POS-Maschinen bieten hier durch ihre massiver Bauweise mit bis zu 35% mehr Masse eine optimale Grundlage für präzise Ergebnisse auch bei anspruchsvollen Spannstrategien.
Lassen Sie uns Klartext reden: Was bringt Ihnen die Optimierung Ihrer Spannstrategien wirklich? Ein Rechenbeispiel aus der Praxis macht es deutlich.
Ein typischer Lohnfertiger mit einer 3-Achs-Maschine im Einschichtbetrieb hat folgende Ausgangssituation: 4 Rüstvorgänge täglich à 60 Minuten, 220 Arbeitstage im Jahr. Das ergibt 880 Stunden Rüstzeit jährlich. Bei einem Maschinenstundensatz von 85 Euro sind das 74.800 Euro an entgangener Produktivität.
Mit einem Nullpunktspannsystem reduziert sich die Rüstzeit auf etwa 10 Minuten pro Vorgang. Bei 4 Rüstvorgängen täglich entspricht dies insgesamt ca. 40 Minuten täglich, was die jährliche Rüstzeit auf etwa 147 Stunden senkt. Die Ersparnis: über 60.000 Euro an zusätzlicher Maschinenkapazität plus etwa 21.000 Euro an Personalkosten. Bei Investitionskosten von 10.000 bis 15.000 Euro für ein NPS-Grundsystem amortisiert sich die Anschaffung in weniger als zwei Monaten.
Der Weg zu optimierten Spannprozessen muss nicht kompliziert sein. Hier Ihre Roadmap:
Schritt 1: Analyse
Dokumentieren Sie Ihre aktuellen Rüstvorgänge. Welche Aufträge verursachen die längsten Stillstandszeiten? Wo tritt mehrfaches Umspannen am häufigsten auf?
Schritt 2: Pilotprojekt
Wählen Sie eine Maschine und eine Teilefamilie für Ihr Pilotprojekt. Implementieren Sie dort Ihre neue Spannstrategie und messen Sie die Verbesserungen.
Schritt 3: Schulung
Investieren Sie in die Weiterbildung Ihrer Mitarbeiter. Das Verständnis für moderne Spannkonzepte ist entscheidend für den Erfolg.
Schritt 4: Schrittweise Ausweitung
Übertragen Sie die bewährten Konzepte nach und nach auf weitere Maschinen und Anwendungen. Die modularen Automationslösungen von POS ermöglichen dabei eine schrittweise Erweiterung – vom einfachen Nullpunktspannsystem bis zur vollautomatisierten Zelle.
Die Entwicklung geht weiter. Intelligente Spannmittel mit integrierter Sensorik werden künftig Spannkräfte überwachen und Prozessdaten liefern. KI-gestützte Systeme werden optimale Spannstrategien vorschlagen. Aktuelle Entwicklungen und konkrete Anwendungsmöglichkeiten von KI in der CNC-Fertigung zeigt dieser Fachbeitrag.
Digitale Zwillinge ermöglichen die vollständige Simulation und Optimierung von Spannszenarien noch vor dem ersten Span. Das Fraunhofer IPA forscht intensiv an zukunftsweisenden Spann- und Handhabungstechniken, die schrittweise in die Praxis einfließen werden.
Die Optimierung Ihrer Positionierungsstrategien ist keine Raketenwissenschaft – aber sie kann Ihre Produktivität dramatisch steigern. Mit durchdachten Spannkonzepten, modernen Nullpunktspannsystemen und cleveren Lösungen wie 5-Achs-Spannern auf 3-Achs-Maschinen holen Sie das Maximum aus Ihrem bestehenden Maschinenpark heraus.
Der erste Schritt ist eine ehrliche Analyse Ihrer aktuellen Situation. Wo verlieren Sie die meiste Zeit? Welche Aufträge bereiten die größten Probleme? Mit diesen Erkenntnissen können Sie gezielt in die richtigen Lösungen investieren.
Die Erfahrung zeigt: Unternehmen, die ihre Spannprozesse optimieren, profitieren nicht nur von kürzeren Durchlaufzeiten und niedrigeren Kosten. Sie gewinnen auch an Flexibilität, können schneller auf Kundenanfragen reagieren und erschließen sich neue Aufträge, die vorher unwirtschaftlich waren.
Starten Sie jetzt mit der Optimierung Ihrer Spannstrategien. Kontaktieren Sie uns für eine individuelle Beratung zu Ihren Möglichkeiten. Gemeinsam finden wir die passende Lösung für Ihre spezifischen Anforderungen – von der ersten Analyse bis zur erfolgreichen Umsetzung.
Viel Erfolg und heiße Späne!
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Mein Name ist Michael Helle, begeisterter Maschinenbauer und Inhaber von POS. In unserem Blog gibt es wertvolle Tipps für mittelständische CNC Anwender. Von Lohnfertigung bis Sondermaschinenbau: Für jeden ist etwas dabei – egal, ob Sie auf einer POS oder einem anderen CNC Bearbeitungszentrum arbeiten.
Wir sind POS. CNC Fräsmaschinen Hersteller und Produzent leistungsfähiger Bearbeitungszentren engineered in Germany.
Vollausstattung ist unsere Grundausstattung: Wir haben fast alle denkbaren Optionen bereits in der Standardausstattung unserer CNC Bearbeitungszentren.
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